WEAR AND FATIGUE-ORIENTED WHEEL PROFILE OPTIMIZED FOR HEAVY-HAUL VEHICLES

Neste artigo, o algoritmo NSGA-II multiobjetivo foi empregado com o software comercial de simulação multicorpos SIMPACK® para gerar perfis de roda otimizados. O objetivo é minimizar o desgaste e o índice de fadiga, atendendo às restrições objetivas. O SIMPACK® é empregado para calcular as funções objetivo e as restrições sob as características do veículo e da via de uma ferrovia alta carga no Brasil. Duas curvas, 360 e 764 m de raio, foram selecionadas para o processo de otimização, pois representam respectivamente o menor e o mais representativo da ferrovia em estudo. Novos perfis de roda foram projetados durante a otimização no NSGA-II usando as funções objetivas e as restrições obtidas da simulação dinâmica como entradas. Posteriormente, a simulação de desgaste usando a lei de Archard é usada para verificar o impacto dos perfis desgastados no vagão e quantificar sua vida útil. Finalmente, para verificar a vida à fadiga, a simulação de elementos finitos dentro do ANSYS® foi realizada para calcular o histórico de tensão para análise de fadiga empregando o critério de fadiga de Dang Van. O estudo resultou em seis perfis otimizados, três para cada curva. Os resultados mostram que para a curva de 360 m, os perfis otimizados podem melhorar os índices de desgaste e fadiga. Para a curva de 764 m, os perfis otimizados apresentaram melhor índice de fadiga, mas o perfil atual apresentou melhor índice de desgaste. A vida útil aumentou em 60% de acordo com o critério de cava atual, 3 mm. Além disso, os perfis otimizados tiveram melhor desempenho contra danos por fadiga.